颗粒增强金属基复合材料细观有限元建模方法的对比

以原位生成法制备的TiB₂颗粒增强铁基复合材料为研究对象,通过纳米压痕试验及有限元反演分析确定基体的幂硬化模型参数,建立二维细观真实结构模型和颗粒随机分布的体胞模型,然后模拟单轴拉伸试验,用等效宏观方法计算真应力-真应变曲线,对2种模型的模拟结果进行对比,并探讨边界条件对模拟结果的影响。结果表明：边界条件对模拟单轴拉伸时的真应力-真应变曲线影响较小;2种模型模拟得到单轴拉伸的真应力-真应变曲线差异较小,且与试验结果吻合,相对误差小于5%;真实结构模型模拟得到的弹性模量与屈服强度的误差小于体胞模型;不同模型模拟得到基体与颗粒的局部微观等效应力场及应变场有明显差异。     

拉伸曲线及形变硬化指数在塑性加工中的应用与探讨

本文从探讨影响材料加工性能的因素出发,论述了塑性材料在轴向拉伸条件下变形过程的力学行为,阐明了应变硬化、最大均匀真塑性应变、应变硬化指数的相互关系.通过真应力真应变曲线确定应变硬化指数,明确其数值与材料拉伸变形时的最大均匀应变相等,是衡量材料塑性均匀变形能力的力学指标.     

基于数字图像相关技术的材料真应力-应变计算与试验

真应力-应变曲线对于研究材料的机械性能具有重要意义。介绍了一种基于数字图像相关技术处理拉伸试样局部真应力-应变曲线的方法,通过设计拉伸试验得到不同形式的应力-应变曲线,并进行验证。计算与试验结果表明,传统方法计算得到的真应力-应变曲线只能近似反映试样某个位置的应力应变情况,更适合表征材料均匀塑性变形阶段的机械性能,基于数字图像相关技术的方法可以有效、合理地计算得到拉伸过程中试样不同位置的真应力与真应变,包括颈缩后大应变变形下的真应力与真应变,能够表征材料从加载到断裂破坏过程中不同位置的机械性能。     

鼓胀试验的有限元反求应用研究

提出了一种获取材料真应力-真应变的方法。通过鼓胀实验与有限元反求相结合的方法获得材料的真实模型及参数。通过单向拉伸获取材料的初始模型,分析发现初始模型可由三段式数学模型表示。根据初始的材料模型及参数(应力-应变关系),通过有限元方法进行模拟,得出试件承载时的极顶挠度H及轮廓形状。通过与实际实验测量值的比较,判断H的变化是否在允许范围内,如果不符合要求,则调整材料模型及参数,重复上面所叙述的过程,最终获得材料真应力-真应变关系。     

考虑应变梯度效应的低碳钢试样单向拉伸尺寸效应理论研究

采用二阶应变梯度塑性理论，得出伸长率、峰值应力后工程应力应变曲线和真应力应变曲线的解析解，结果表明三者均具有尺寸效应。将低碳钢试样的单轴拉伸简化为轴向的一维问题。采用拉伸过程中体积不变假设及平衡条件，将应变梯度引入屈服函数，得到伸长率、平均应变及真应变的解析式。理论结果完全反映伸长率与标定长度呈反比的客观事实。工程应力应变曲线尺寸效应可以在数值结果中找到佐证。拉应变局部化是三者尺寸效应的本质原因。     

金属厚板力学性能鼓胀试验方法研究

鼓胀试验是一种评定板材力学性能和成形性能的试验方法。由于金属厚板难以直接进行鼓胀试验,提出了一种在金属厚板厚度方向去除部分材料得到试件进行鼓胀试验的方法,将鼓胀试验引入测定金属厚板的力学性能。建立与鼓胀试验对应的有限元模型,将单轴拉伸试验应力应变关系数据作为有限元分析的初始材料本构关系,模拟鼓胀变形过程,得到P-h关系。通过试验获得实际鼓胀过程中鼓胀压力P*、极顶高度h*,得到P*-h*关系,然后将相同的压力下的试验极顶高度h*与模拟极顶高度h比较,修正初始应力应变关系模型,逐渐逼近,最终得到大应变条件下真应力应变关系。     

热老化对主泵泵壳材料失效评定曲线的影响研究

主要研究了热老化对主泵泵壳材料CF8在室温和350℃温度下拉伸性能以及失效评定曲线的影响。对经历不同老化时间的试样进行恒应变速率下的拉伸试验,采用Ramberg-Osgood （R-O）模型对拉伸真应力-真应变曲线进行分析,并将分析结果用于失效评定曲线的计算。结果表明,随热老化时间延长,室温和350℃温度下材料的抗拉强度均不断提高,断后延伸率有所下降;在小应变范围内,R-O模型能够较准确预测材料的真应力-真应变曲线;采用英国R6标准方法二得到不同老化阶段材料的失效评定曲线,结果显示在部分区域,如采用未老化材料的失效评定曲线,则评定结果将偏于不安全。     

GH4169高温合金的动态力学行为及其本构关系

采用材料试验机对GH4169高温合金光滑试样与缺口试样进行应变速率为0.000 1～0.010 0s-1下的室温准静态拉伸试验,再利用分离式霍普金森拉、压杆装置进行温度为20～400℃、应变速率为1×102～4×103 s-1下的动态拉伸、压缩试验,得到准静态和动态下的真应力-真应变曲线与失效应变;根据试验数据,采用分步拟合法确定了Johnson-Cook材料模型和失效模型参数,基于Johnson-Cook模型对动态压缩行为进行模拟,并进行试验验证。结果表明:GH4169高温合金的屈服强度随应变速率的增大而增大,随试验温度的升高而降低,该合金具有应变速率强化效应和温度软化效应;模拟结果与试验结果吻合得较好,真应力-真应变曲线的最大相对误差为5.91%,表明经修正后的Johnson-Cook模型可较好地描述GH4169高温合金的动态力学行为。     

汽车用高强度钢板的动态变形行为

对DP590钢板和CR340LA钢板在应变速率为0.003s-1(准静态)和20~700s-1(动态)下进行了室温拉伸试验,研究了试验钢板的动态拉伸变形行为、应变速率敏感性和动态断裂行为。结果表明:两种试验钢板的动态真应力-真应变曲线均无屈服平台,屈服后真应力随真应变的增加先快速增大后缓慢增大;应变速率对屈服强度的影响略高于对抗拉强度的影响,并且DP590钢板的应变速率敏感性和硬化指数均高于CR340LA钢板的;两种试验钢板的均匀伸长率均随应变速率的增加而降低;随应变速率的增加,DP590钢板中的位错密度增加,当应变速率不小于200s-1时出现位错胞;DP590钢板在准静态拉伸时发生明显颈缩,而动态拉伸时未发生颈缩,且随应变速率的增加,拉伸断口上的C形韧窝数量减少,等轴状韧窝数量增加。     

航空常用铝合金板料拉伸性能参数及应力—应变曲线拟合

采用标准试样在材料试验机上按照规定的试验方法和程序,通过准静态单向拉伸试验得到航空领域常用2024、6061、7075三种规格的铝合金板料不同状态、不同厚度和取向(轧制方向、横向、45°方向)的拉伸性能参数及应力应变数据。选用Hockett-Sherby双Voce模型,通过最小二乘法拟合未经淬火处理的合金板料的真实应力—真实应变曲线,选取Swift模型拟合经淬火处理的合金板料真实应力—应变曲线,得到相应的模型参数。